DE10338462B4

DE10338462B4 - Sensor for determining a physical property of a sample gas

Info

Publication number: DE10338462B4
Application number: DE10338462A
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: JP2005072007A; DE10338462A1

Abstract

Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit einem dem Messgas aussetzbaren Sensorelement (10), das in einem Gehäuse (11) aufgenommen ist und einen elektrische Kontaktflächen (16) tragenden Endabschnitt (101) aufweist, mit einem eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (16) und zugeordneten Anschlussleitungen (18) herstellenden Verbindungsstecker (17), der ein Isolierteil (23) mit einem Schacht (24) zur Aufnahme des Endabschnitts (101) und mit einer der Zahl der Kontaktflächen (16) entsprechenden Zahl zum Schacht (24) hin offenen Aufnahmekammern (25) sowie in den Aufnahmekammern (25) einliegende, mit den Anschlussleitungen (18) über Anschlussmittel verbundene Kontaktfedern (31) mit jeweils zwei V-förmig zueinander ausgerichteten Federschenkeln (311, 312) aufweist, von denen einer auf einer Kontaktfläche (16) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel Kontaktfahnen (36) zum Einschieben zwischen die Federschenkel (311) der Kontaktfedern (31) aufweisen und die Kontaktfedern (31) so geformt sind, dass...Sensor for Determination of a physical property of a measuring gas, in particular the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, with a sensor element (10) which can be exposed to the measurement gas and which is in a Housing (11) is received and an electrical contact surfaces (16) carrying end portion (101), with an electrical connection between the contact surfaces (16) and associated connecting lines (18) producing connector (17) having an insulating part (23) with a shaft (24) for receiving end portion (101) and one of the number of contact surfaces (16) corresponding number to the shaft (24) towards open receiving chambers (25) and in the receiving chambers (25) fitting, with the connecting cables (18) about Connection means connected contact springs (31), each with two V-shaped aligned Spring legs (311, 312), one of which on a contact surface (16) rests, characterized in that the connecting means contact lugs (36) for insertion between the spring legs (311) of the contact springs (31) and the contact springs (31) are shaped so that ...

Description

Die Erfindung geht aus von einem Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a sensor for determining a physical Property of a sample gas, in particular the concentration of a Gas component in a gas mixture, in particular the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, according to the preamble of the claim 1.

Bei einem bekannten Gassensor, insbesondere zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen ( EP 1 081 491 A2 ), besitzt jede Kontaktfeder des Verbindungssteckers einen Verbindungsteil, der über ein hülsenförmiges Metallstück mit der zugeordneten Anschlussleitung verbunden ist, und einen federnden Kontaktteil, der sich über einen Schulterabschnitt einstückig vom Verbindungsteil aus parallel zu diesem fortsetzt. Der Kontaktteil besteht aus einem parallel zum Verbindungsteil verlaufenden hinteren Federschenkel und einen davon V-förmig abstrebenden vorderen Federschenkel, der bei in einer Aufnahmekammer eingesetzter Kontaktfeder in den Schacht für den die Kontaktflächen tragenden Endabschnitt des Sensorelements hineinragt. Nach Einsetzen aller Kontaktfedern in die Aufnahmekammern wird das Sensorelement mit seinem Endabschnitt in den Schacht eingeschoben, wobei der Endabschnitt bei jeder Kontaktfeder den vorderen Federschenkel nach außen zu dem anderen Federschenkel hin drückt und dadurch die Kontaktfeder schließlich mit einer gewissen Vorspannung auf der zugeordneten Kontaktfläche aufliegt. Diese konstruktive Ausführung des Verbindungssteckers hat den Nachteil, dass der Kontaktdruck, mit dem die Federschenkel auf den Kontaktflächen aufliegen, sehr genau eingestellt werden muss, was einen sehr hohen Fertigungsaufwand bedingt. Ist der Kontaktdruck zu gering, erhöhen sich die Übergangswiderstände zwischen Kontaktflächen und Kontaktfedern unzulässig stark, was sich in einem verfälschten Messergebnis auswirkt. Bei sehr starken Fahrzeugbeschleunigungen könne zudem die Federschenkel von den Kontaktflächen abheben, so dass die Messfunktion in dieser Zeit total ausfällt. Bei zu hohen Kontaktdrücken sind die Montagekräfte zum Einführen des Sensorelements in den Schacht sehr groß und außerdem werden die empfindlichen Kontaktflächen des Sensorelements, die meist aus Gold- oder Platinlegierungen bestehen, abgeschabt, so dass auch dadurch Kontaktierungsprobleme auftreten können.In a known gas sensor, in particular for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines ( EP 1 081 491 A2 ), each contact spring of the connector has a connecting part, which is connected via a sleeve-shaped metal piece with the associated connecting line, and a resilient contact part, which extends over a shoulder portion in one piece from the connecting part in parallel thereto. The contact part consists of a parallel to the connecting part extending rear spring leg and a V-shaped abstrebenden front spring leg, which protrudes in inserted in a receiving chamber contact spring into the shaft for the contact surfaces bearing end portion of the sensor element. After inserting all the contact springs in the receiving chambers, the sensor element is inserted with its end portion in the shaft, the end portion of each contact spring pushes the front spring leg outwards to the other spring leg and thereby the contact spring finally rests with a certain bias on the associated contact surface. This structural design of the connector has the disadvantage that the contact pressure with which the spring legs rest on the contact surfaces, must be set very accurately, which requires a very high production cost. If the contact pressure is too low, the contact resistances between contact surfaces and contact springs increase unacceptably, which results in a falsified measurement result. In the case of very strong vehicle accelerations, the spring legs could also lift off the contact surfaces, so that the measuring function completely fails during this time. If the contact pressures are too high, the mounting forces for inserting the sensor element into the shaft are very large and, in addition, the sensitive contact surfaces of the sensor element, which usually consist of gold or platinum alloys, are scraped off so that contact problems can also occur as a result.

Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist bei einem bekannten Gasmessfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Abgasen von Brennkraftmaschinen, ( DE 40 34 072 A1 ) der Verbindungsstecker aus einem Kontaktteil-Träger, einer Gegenwand, Kontaktteilen und einem ringartigen Federelement zusammengesetzt, das infolge mechanischer Vorspannung die Kontaktteile des Kontaktteilträgers und der Gegenwand gegen die Kontaktflächen des Endabschnitts des Sensorelements drückt. Die Kontaktteile besitzen anschlussseitig Verbindungsmittel für Anschlussleiter. Ein solcher Verbindungsstecker ermöglicht einen Zusammenbau mit dem Sensorelement, ohne dass die Kontaktflächen beschädigt werden und gewährleistet eine zuverlässige Kontaktierung zwischen Kontaktflächen und Anschlussleitungen. Allerdings muss ein erhöhter Fertigungs- und Wartungsaufwand in Kauf genommen werden. Wird der bekannte Gasmessfühler sehr hohen Beschleunigungen ausgesetzt, wie sie z.B. bei Renn- und Sportfahrzeugen auftreten, kann der frei am Ende des Sensorelements hängende Verbindungsstecker in Schwingungsresonanz geraten, was zu Brüchen der Verbindungsmittel zwischen den Kontaktfedern und den Anschlussleitern führen kann.To overcome these disadvantages, in a known gas sensor, in particular for determining the oxygen content in exhaust gases of internal combustion engines, ( DE 40 34 072 A1 ) of the connecting plug composed of a contact part carrier, a counter wall, contact parts and an annular spring element which presses the contact parts of the contact sub-carrier and the counter wall against the contact surfaces of the end portion of the sensor element due to mechanical bias. The contact parts have on the connection side connecting means for connecting conductors. Such a connector allows assembly with the sensor element, without the contact surfaces are damaged and ensures a reliable contact between contact surfaces and leads. However, increased production and maintenance costs must be accepted. If the known gas sensor is exposed to very high accelerations, as occur, for example, in racing and sports vehicles, the free hanging at the end of the sensor element connector can vibrate in vibration, which can lead to fractures of the connecting means between the contact springs and the connecting conductors.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der erfindungsgemäße Messfühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch das gegenständliche Trennen der Kontaktfedern von den mit den Anschlussleitungen verbundenen Anschlussmitteln und das Vorsehen von zwischen die Federschenkel nach Montage des Sensorelements einsteckbaren Anschlussfahnen in den Anschlussmitteln die Kontaktflächen mit hohem Kontaktdruck durch die Kontaktfedern kontaktiert werden, ohne dass bei der Montage Beschädigungen an den empfindlichen Kontaktflächen des Sensorelements auftreten. Der Kontaktdruck kann durch entsprechende Auslegung der Kontaktfedern beliebig groß gewählt werden, so dass auch Extrembeschleunigungen, die auf den Messfühler wirken, nicht zum Abheben der Kontaktfedern von den Kontaktflächen führen. Durch die radiale und axiale Abstützung des vorzugsweise aus Keramik gefertigten Isolierteils am Gehäuse kann der Verbindungsstecker auch nicht bei rauher Betriebsweise des Fahrzeugs in Schwingung geraten, so dass für die vorzugsweise als biegeweichen Ausgleichsstücke ausgeführten Verbindungsteile zwischen den Kontaktfedern und den Anschlussleitungen keine Bruchgefahr besteht. Die Montage des Messfühlers ist sehr einfach und zeitsparend, da die Kontaktfedern nur in die Aufnahmekammern eingeclipst zu werden brauchen und dann darin axial und radial unverschieblich festgelegt sind, das Sensorelement mit seinem Endabschnitt kräftefrei in den zentralen Schacht eingeschoben wird – und so Beschädigungen an den Kontaktflächen vermieden werden – und erst danach durch Einführen der Kontaktfahnen zwischen die Federschenkel die elektrische Kontaktierung der Kontaktflächen herbeigeführt wird. Dabei besteht noch der Vorteil, dass beim Einschieben der Kontaktfahnen zwischen die Federschenkel evtl. an den Kontaktfahnen anhaftende Oxidschichten abgeschabt werden, was auch die Kontaktierung zwischen Kontaktfedern und Kontaktfahnen begünstigt.The sensor according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the contact surfaces with high contact pressure by the. By the physical separation of the contact springs of the connection means connected to the connecting lines and the provision of interposing the spring leg after mounting the sensor element terminal lugs in the connection means Contact springs are contacted without causing damage to the sensitive contact surfaces of the sensor element during assembly. The contact pressure can be chosen arbitrarily large by appropriate design of the contact springs, so that even extreme accelerations acting on the probe do not lead to lifting the contact springs of the contact surfaces. Due to the radial and axial support of the insulating part preferably made of ceramic on the housing, the connector can not get into vibration during rough operation of the vehicle, so that there is no risk of breakage between the contact springs and the connecting lines, preferably designed as flexible compensating pieces. The mounting of the probe is very simple and time-saving, since the contact springs need to be clipped only in the receiving chambers and then fixed therein axially and radially immovable, the sensor element is inserted with its end portion without force in the central shaft - and so damage to the contact surfaces be avoided - and only then by introducing the contact lugs between the spring legs, the electrical contacting of the contact surfaces is brought about. In this case, there is the advantage that when inserting the contact lugs between the spring legs possibly at the contact lugs anhaf scraping oxide layers are scraped, which also favors the contact between the contact springs and tabs.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Messfühlers möglich.By in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified sensor possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung tragen die schachtseitigen Federschenkel der Kontaktfedern jeweils eine konvexe Auswölbung, die bei Herstellung der Kontaktierung durch Einschieben der Kontaktfahnen zwischen die Federschenkel sich auf die zugeordnete Kontaktfläche am Sensorelement aufpresst. Durch diese höckerartige Auswölbung ist ein präziser, hoher Kontaktdruck gewährleistet.According to one advantageous embodiment of the Invention carry the shaft-side spring legs of the contact springs each a convex bulge, in the manufacture of the contact by inserting the tabs between the spring legs on the associated contact surface on the sensor element introduced under. Through this hump-like bulge is a precise, ensures high contact pressure.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Federschenkel der Kontaktfedern einerseits am freien Schenkelende abgewinkelt und weisen andererseits im Abstand von den Schenkelenden angeordnete Rastnasen auf. Mittels der Abwinkelungen und der Rastnase können die Kontaktfedern in die Aufnahmekammern eingeclipst werden, wobei die abgewinkelten Schenkelenden die Öffnungen der Aufnahmekammern übergreifen und die Rastnasen sich an unterhalb der Öffnungen in den Aufnahmekammern ausgebildeten Hinterschnitten abstützen. Damit sind die Kontaktfedern axial und radial in den Aufnahmekammern unverschieblich gehalten und können bei der weiteren Montage des Messfühlers nicht wieder aus dem Isolierteil herausfallen.According to one advantageous embodiment of the Invention, the spring legs of the contact springs on the one hand am free leg end angled and on the other hand, at a distance arranged on the leg ends locking lugs. By means of the bends and the catch can the contact springs are clipped into the receiving chambers, wherein the angled leg ends overlap the openings of the receiving chambers and the latching noses at below the openings in the receiving chambers support trained undercuts. So that's the contact springs axially and radially held immovably in the receiving chambers and can during the further assembly of the probe not out of the Insulating part fall out.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Isolierteil auf einer am Gehäuse befestigten Haltekappe, die eine das Sensorelement gegenüber dem Gehäuse abdichtende Dichtung überdeckt, axial abgestützt und zentriert, so dass ein seitlicher Versatz des Isolierteils gegenüber dem Sensorelement bei der Montage sicher vermieden wird. Das Isolierteil ist außerdem radial an einer Schutzhülse abgestützt, die die Haltekappe sowie das Isolierteil mit Radialabstand umgibt. Die Abstützung ist vorzugsweise mittels eines federelastischen Fixierelements vorgenommen, das am Isolierteil und an der Innenwand der Schutzhülse anliegt und gleichzeitig das Isolierteil über einen am Isolierteil ausgebildeten Flansch auf der Haltekappe kraftschlüssig fixiert.According to one advantageous embodiment of the Invention is the insulating part on a holding cap attached to the housing, one opposite the sensor element the housing sealing gasket covered, axially supported and centered, so that a lateral displacement of the insulating part relative to the sensor element safely avoided during assembly. The insulating part is also radial on a protective sleeve supported which surrounds the retaining cap and the insulating part with radial clearance. The support is preferably made by means of a resilient fixing element, which bears against the insulating part and against the inner wall of the protective sleeve and at the same time the insulating part over a formed on the insulating part Flange on the retaining cap fixed non-positively.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The Invention is based on an embodiment shown in the drawing closer in the following described. Show it:

1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Messfühlers mit einer Schnittführung, wie sie in 4 durch die Schnittlinie I-I angedeutet ist, 1 a section of a longitudinal section of a probe with a cutting guide, as in 4 is indicated by the section line II,

2 einen Querschnitt eines Isolierteils eines Verbindungssteckers im Messfühler längs der Schnittlinie II-II in 1, 2 a cross section of an insulating part of a connector in the probe along the section line II-II in 1 .

3 einen Querschnitt des Isolierteils längs der Linie III-III in 1, 3 a cross section of the insulating part along the line III-III in 1 .

4 einen Querschnitt des Isolierteils längs der Linie IV-IV in 1, 4 a cross section of the insulating part along the line IV-IV in 1 .

5 eine Seitenansicht einer Kontaktfeder des Verbindungssteckers des Messfühlers in 1, 5 a side view of a contact spring of the connector of the probe in 1 .

6 die auf Einbauzustand zusammengedrückte Kontaktfeder in 5, 6 in the installed state compressed contact spring in 5 .

7 eine Ansicht der Kontaktfeder in Richtung Pfeil VII in 6. 7 a view of the contact spring in the direction of arrow VII in 6 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Der in 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, ist beispielsweise eine sog. Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine. Der Messfühler kann aber auch als Gassensor zur Bestimmung der Konzentration von Stickoxiden im Abgas oder zur Messung der Abgastemperatur ausgeführt werden.The in 1 For example, a so-called lambda probe for determining the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine is a sensor which is shown in section in longitudinal section for determining a physical property of a measurement gas. The sensor can also be designed as a gas sensor for determining the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas or for measuring the exhaust gas temperature.

Der Messfühler weist ein dem Messgas aussetzbares, stabförmiges Sensorelement 10 auf, das in einem Gehäuse 11 aus Metall aufgenommen ist und mit einem hier nicht dargestellten messgasseitigen Endabschnitt und einem anschlussseitigen Endabschnitt 101 aus dem Gehäuse 11 herausragt. Das Sensorelement 10 ist mittels einer paketartigen Keramikdichtung 12 gasdicht durch das Gehäuse 11 hindurchgeführt. Üblicherweise besteht die Dichtung 12 aus zwei Keramikteilen, von denen in 1 nur das obere Keramikteil 13 zu sehen ist, und einem zwischen den Keramikteilen angeordneten Dichtelement aus Bornitrit. Das obere Keramikteil 13 steht aus dem Gehäuse 11 vor und ist von einer Haltekappe 14 überdeckt, die mit ihrem Kappenrand am Gehäuse 11 befestigt, z.B. verschweißt, ist. Das Gehäuse 11 trägt einen Schlüsselsechskant 15 und ein hier nicht dargestelltes Gewinde als Mittel für den Einbau des Messfühlers in eine Messgasleitung derart, dass der messgasseitige Endabschnitt dem Messgas ausgesetzt ist.The measuring sensor has a rod-shaped sensor element which can be exposed to the measuring gas 10 on, in a case 11 is taken from metal and with a messgasseitigen end portion, not shown here and a connection-side end portion 101 out of the case 11 protrudes. The sensor element 10 is by means of a packet-like ceramic seal 12 gas-tight through the housing 11 passed. Usually, the seal exists 12 made of two ceramic parts, of which in 1 only the upper ceramic part 13 can be seen, and arranged between the ceramic parts sealing element made of boron nitride. The upper ceramic part 13 stands out of the case 11 in front and is of a retaining cap 14 covered, with its cap edge on the housing 11 attached, eg welded, is. The housing 11 carries a hexagon key 15 and a thread, not shown here as a means for the installation of the sensor in a sample gas line such that the measuring gas side end portion is exposed to the measurement gas.

Der anschlussseitige Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 trägt Kontaktflächen 16, die aus elektrisch leitfähigem, korrosionsresistentem Material, z.B. Platin oder Gold bzw. einer Platin- oder Goldlegierung, bestehen und über hier nicht dargestellte Leiterbahnen mit dem messgasseitigen Endabschnitt des Sensorelements 10 verbunden sind. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Sensorelements 10 ist beispielsweise in der DE 199 41 051 A1 beschrieben. Die Kontaktflächen 16 sind dabei auf den voneinander abgekehrten Großflächen des im Querschnitt rechteckförmigen Sensorelements 10 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel trägt der Endabschnitt 101 insgesamt vier Kontaktflächen 16, von denen jeweils zwei nebeneinander auf einer Großfläche angeordnet sind. In der Schnittdarstellung sind von den insgesamt vier Kontaktflächen 16 nur zwei Kontaktflächen 16 zu sehen, von denen jeweils eine auf den voneinander abgekehrten Großflächen des Endabschnitts 101 liegt.The connection-side end section 101 of the sensor element 10 carries contact surfaces 16 , from electrically conductive, corrosion-resistant material, such as platinum or gold or a platinum or gold alloy, and consist of conductor tracks, not shown here with the measuring gas side end portion of the sensor element 10 are connected. The structure and operation of the sensor element 10 is for example in the DE 199 41 051 A1 described. The contact surfaces 16 are on the facing away from each other large areas of rectangular in cross section sensor element 10 arranged. In the embodiment, the end portion carries 101 a total of four contact surfaces 16 of which two are arranged side by side on a large area. In the sectional view are of the four contact surfaces 16 only two contact surfaces 16 to see, one of which on the facing away from each other large areas of the end portion 101 lies.

Auf den aus der Haltekappe 14 herausragenden Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 ist ein Verbindungsstecker 17 aufgesetzt, der die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 16 und Anschlussleitungen 18 herstellt, die den Messfühler mit einem Steuergerät verbinden. Die ummantelten Anschlussleitungen 18 sind von einem elastischen, stopfenartigen Formteil 19 eng umfasst, das aus einem warmfesten Material, z.B. PTFE, besteht. Eine Schutzhülse 20 aus Metall umgibt die Haltekappe 14 und den Verbindungsstecker 17 mit radialem Abstand und ist an ihrem. einen Ende durch eine umlaufende Schweißnaht 21 am Gehäuse 11 befestigt und mit ihrem davon abgekehrten Endbereich auf dem Formteil 19 durch einen Rundumverstemmung 22 festgelegt.On the from the holding cap 14 outstanding end section 101 of the sensor element 10 is a connector 17 put on the electrical connection between the contact surfaces 16 and connecting cables 18 that connect the probe to a controller. The sheathed connecting cables 18 are of an elastic, plug-like molding 19 eng, which consists of a heat-resistant material, such as PTFE. A protective sleeve 20 made of metal surrounds the retaining cap 14 and the connector 17 with radial distance and is at her. one end by a circumferential weld 21 on the housing 11 attached and with its end portion facing away from it on the molding 19 by a Rundumverstemmung 22 established.

Der Verbindungsstecker 17 hat ein zylindrisches Isolierteil 23 aus Keramik, das einen koaxialen Schacht 24 zur Aufnahme des Endabschnitts 101 des Sensorelements 10 und entsprechend der Anzahl der Kontaktflächen 16 auf dem Endabschnitt 101 hier vier parallel zum zentralen Schacht 24 verlaufende Aufnahmekammern 25 aufweist, die zum Schacht 24 hin offen sind. In der Schnittdarstellung der 4 ist der in den zentralen Schacht 24 formschlüssig eingeschobene Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 strichliniert dargestellt. Jeweils zwei Aufnahmekammern 25 liegen auf einer Seite des zentralen Schachts 24 nebeneinander und sind durch einen bis zum Schacht 24 reichenden Steg 26 voneinander getrennt. Die Aufnahmekammern 25 durchziehen das Isolierteil 23 axial vollständig, während der Schacht 24 an dem von der Haltekappe 14 abgekehrten oberen Ende des Isolierteils 23 durch einen mit dem Isolierteil 34 einstückigen Quersteg 30 geschlossen ist, der am oberen Ende des Isolierteils 23 zwischen den am Schacht 24 einander gegenüberliegenden Aufnahmekammern 25 verbleibt. Im Axialabstand unterhalb der Öffnungen 251 der Aufnahmekammern 25 am oberen Ende des Isolierteils 23 ist in jeder Aufnahmekammer 25 ein Paar sich gegenüberliegender Hinterschnitte 27 vorhanden. Diese Hinterschnitte 27 werden von axialen Nutbegrenzungen von einander paarweise gegenüberliegenden axiale Nuten 28, 29 gebildet. Die vom Schacht 24 weiter entfernt liegende äußere Nut 28 ist in die vom Schacht 24 abgekehrte Kammerwand 252 eingearbeitet. Diese Nut 28 läuft am haltekappenseitigen Ende des Isolierteils 23 frei aus und endet am haltekappenfernen, oberen Ende des Isolierteils 23 mit Axialabstand vor der Öffnung 251. Die unmittelbar am Schacht 24 liegenden Nuten 29 sind in den Quersteg 30 vom Schacht 24 ausgehend, eingearbeitet und enden im gleichen axialen Abstand wie die Nuten 28 vor den Öffnungen 251 der Aufnahmekammern 25.The connector 17 has a cylindrical insulating part 23 made of ceramic, which has a coaxial shaft 24 for receiving the end section 101 of the sensor element 10 and according to the number of contact surfaces 16 on the end section 101 here four parallel to the central shaft 24 extending receiving chambers 25 that leads to the shaft 24 are open. In the sectional view of 4 is the one in the central shaft 24 positively inserted end portion 101 of the sensor element 10 shown in dashed lines. Two receiving chambers each 25 lie on one side of the central shaft 24 next to each other and are through one to the shaft 24 reaching footbridge 26 separated from each other. The reception chambers 25 go through the insulating part 23 axially completely, while the shaft 24 on the of the retaining cap 14 turned off the upper end of the insulating part 23 through one with the insulating part 34 one-piece crosspiece 30 is closed, the upper end of the insulating part 23 between the at the shaft 24 opposite receiving chambers 25 remains. In the axial distance below the openings 251 the receiving chambers 25 at the upper end of the insulating part 23 is in every recording room 25 a pair of opposing undercuts 27 available. These undercuts 27 are axial groove boundaries of pairwise opposed axial grooves 28 . 29 educated. The from the shaft 24 further away outer groove 28 is in the from the shaft 24 rejected chamber wall 252 incorporated. This groove 28 runs on the holder-side end of the insulating part 23 free from and ends at the holding cap remote, upper end of the insulating part 23 with axial distance in front of the opening 251 , The directly at the shaft 24 lying grooves 29 are in the crossbar 30 from the shaft 24 starting, working and ending at the same axial distance as the grooves 28 in front of the openings 251 the receiving chambers 25 ,

Der Verbindungsstecker 17 umfasst weiter eine der Zahl der zu kontaktierenden Kontaktflächen 16 auf dem Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 entsprechende Anzahl von Kontaktfedern 31, von denen jeweils eine in eine Aufnahmekammer 25 eingesetzt ist. Die in 5 in Seitenansicht zu sehende Kontaktfeder 21 weist eine achssymmetrische V-Form mit zwei einstückig miteinander verbundenen, V-förmig abgespreizten Federschenkeln 311, 312 auf. Die freien Enden der Federschenkel 311, 312 sind abgewinkelt, und aus jedem Federschenkel 311, 312 ist in Abstand von dem Schenkelende eine Rastnase 32 ausgebogen. Außerdem ist an dem einen Federschenkel 311 eine höckerartige, konvexe Auswölbung 33, die ebenfalls aus dem Federschenkel 311 ausgedrückt ist, vorhanden (5–7).The connector 17 further includes one of the number of contact surfaces to be contacted 16 on the end section 101 of the sensor element 10 corresponding number of contact springs 31 , one of which in each case into a receiving chamber 25 is used. In the 5 in side view to be seen contact spring 21 has an axisymmetric V-shape with two integrally interconnected, V-shaped splayed spring legs 311 . 312 on. The free ends of the spring legs 311 . 312 are angled, and from each spring leg 311 . 312 is a detent at a distance from the leg end 32 bent. In addition, on the one spring leg 311 a humpy, convex bulge 33 also from the spring leg 311 expressed, exists ( 5 - 7 ).

Für die Montage werden die Federschenkel 311, 312 zusammengedrückt (6). Die so elastisch deformierte Kontaktfeder 31 wird durch die Öffnung 251 in eine Aufnahmekammer 25 eingesetzt und soweit eingeschoben, bis einerseits die abgewinkelten Schenkelenden der Federschenkel 311, 312 die Öffnung 251 übergreifend auf der Oberfläche des Isolierteils 23 aufliegen und andererseits die Rastnasen 32 sich an den in der Aufnahmekammer 25 gegenüberliegenden Hinterschnitten 27 abstützen (1). Damit ist die Kontaktfeder 31 in der Aufnahmekammer 25 eingeclipst und in der Aufnahmekammer 25 axial und radial unverschieblich gehalten. Die Öffnungen 251 der Aufnahmekammer 25 sind dabei so dimensioniert, dass die Auswölbungen 33 an den Federschenkeln 311, die dem zentralen Schacht 24 zugekehrt sind, nicht oder nur geringfügig in den zentralen Schacht 24 hineinragen.For mounting the spring legs 311 . 312 pressed together ( 6 ). The so elastically deformed contact spring 31 gets through the opening 251 in a receiving chamber 25 inserted and inserted as far as, on the one hand, the angled leg ends of the spring legs 311 . 312 the opening 251 across the surface of the insulating part 23 rest and on the other hand, the locking lugs 32 to the in the receiving chamber 25 opposite undercuts 27 support ( 1 ). This is the contact spring 31 in the receiving chamber 25 clipped and in the receiving chamber 25 held axially and radially immovable. The openings 251 the receiving chamber 25 are dimensioned so that the bulges 33 on the spring legs 311 that the central shaft 24 are facing, not or only slightly in the central shaft 24 protrude.

Das Isolierteil 23 weist an seinem der Haltekappe 14 zugekehrten Ende einen umlaufenden Flansch 34 auf, der radial über die Außenfläche des Isolierteils 23 vorsteht. In die Unterseite des Isolierteils 23 ist eine konzentrische Vertiefung 35 eingearbeitet, die der Zentrierung des Isolierteils 23 auf der Haltekappe 14 dient.The insulating part 23 indicates at its the holding cap 14 facing end a circumferential flange 34 on, radially over the outer surface of the insulating part 23 protrudes. In the bottom of the insulating part 23 is a concentric depression 35 incorporated, the centering of the insulating part 23 on the retaining cap 14 serves.

Bei der Montage wird das mit den Kontaktfedern 31 in jeder Aufnahmekammer 25 ausgestattete Isolierteil 23 mit seinem zentralen Schacht 24 über den Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 geschoben und mit seiner Vertiefung 35 auf die Haltekappe 14 aufgesetzt. Da die schachtseitigen Federschenkel 311 der insgesamt vier Kontaktfedern 31 nicht oder nur wenig in den Schacht 24 hineinragen, dringt der Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 weitgehend kräftefrei in den Schacht 24 ein, so dass eine Beschädigung der empfindlichen Kontaktflächen 16 auf dem Endabschnitt 101 durch das Einschieben des Sensorelements 10 zuverlässig vermieden wird. Zum Verbindungsstecker 17 gehören ferner steife Kontaktfahnen 36 aus rostfreiem Stahl. Die Kontaktfahnen 36 haben Stabform mit einem viereckigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnittsprofil. Sie können jedoch auch als Rundstift ausgeführt werden. Die Anzahl der Kontaktfahnen 36 entspricht wiederum der Anzahl der Kontaktfedern 31 bzw. der Aufnahmekammern 25. Jede Kontaktfahne 36 ist über ein biegeweiches Ausgleichsstück 37 mit dem abisolierten Ende einer Anschlussleitung 18 verbunden. Die Verbindungsstellen an den Anschlussleitungen 18 sind von einem Isoliermaterial 38 umschlossen, das in das Formteil 19 eingepresst ist. Die Kontaktfahnen 36 werden nunmehr durch die Öffnungen 251 hindurch jeweils zwischen die Federschenkel 311, 312 der in einer Aufnahmekammer 25 gehaltenen Kontaktfeder 31 eingeschoben. Dadurch werden die Federschenkel 311, 312 auf gespreizt, und die Auswölbungen 33 auf den schachtseitigen Federschenkeln 311 pressen sich auf jeweils eine der Kontaktflächen 16 auf dem Endabschnitt 101 des Sensorelements 10 auf.During assembly, this is done with the contact springs 31 in every recording room 25 equipped insulating part 23 with its central shaft 24 over the end section 101 of the sensor element 10 pushed and with his depression 35 on the retaining cap 14 placed. Since the shaft-side spring legs 311 the total of four contact springs 31 not or only slightly into the shaft 24 protrude, the end section penetrates 101 of the sensor element 10 largely free of forces in the shaft 24 one, causing damage to the sensitive contact surfaces 16 on the end section 101 by inserting the sensor element 10 reliably avoided. To the connector 17 also include stiff contact flags 36 made of stainless steel. The contact flags 36 have bar shape with a square, preferably rectangular cross-sectional profile. However, they can also be executed as a round pin. The number of contact flags 36 again corresponds to the number of contact springs 31 or the receiving chambers 25 , Each contact banner 36 is about a flexible soft compensation piece 37 with the stripped end of a connecting cable 18 connected. The connection points on the connecting cables 18 are of an insulating material 38 enclosed in the molding 19 is pressed. The contact flags 36 are now through the openings 251 through each between the spring legs 311 . 312 the one in a receiving chamber 25 held contact spring 31 inserted. As a result, the spring legs 311 . 312 spread on, and the bulges 33 on the shaft side spring legs 311 press each one of the contact surfaces 16 on the end section 101 of the sensor element 10 on.

Das Isolierteil 23 ist radial an der Schutzhülse 20 abgestützt und axial auf die Haltekappe 14 aufgedrückt. Dies erfolgt mittels eine federelastischen Fixierelements 39, das axial am Flansch 34 und radial am Isolierteil 23 und an der Schutzhülse 20 anliegt. Dabei kann das Fixierelement 39 an seinem das Isolierteil 23 umgreifenden Bereich elastische Radialzähne 40 aufweisen. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das Fixierelement 39 als Federring 41 ausgeführt, der mit einem ringförmigen zentralen Teil 411 auf das Isolierteil 23 aufgeschoben ist und sich über vom zentralen Teil 411 radial abgehende Federstege 412 an der Innenwand der Schutzhülse 20 abstützt.The insulating part 23 is radially on the protective sleeve 20 supported and axially on the retaining cap 14 pressed. This is done by means of a resilient fixing element 39 axially on the flange 34 and radially on the insulating part 23 and on the protective sleeve 20 is applied. In this case, the fixing element 39 at its the insulating part 23 encompassing area elastic radial teeth 40 exhibit. In the embodiment of 1 is the fixing element 39 as a spring washer 41 executed, with an annular central part 411 on the insulating part 23 is deferred and spread over from the central part 411 radially outgoing spring bars 412 on the inner wall of the protective sleeve 20 supported.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So braucht der Endabschnitt des Sensorelements nicht rechteckig zu sein, sondern kann auch einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. In diesem Fall sind die Aufnahmekammern sternförmig um den koaxialen Schacht herum gruppiert, und die in den Aufnahmekammern gehaltenen Kontaktfedern pressen sich mit ihren schachtseitigen Federschenkeln auf die über den Umfang des Endabschnitts vorzugsweise äquidistant angeordneten Kontaktflächen auf.The Invention is not limited to the embodiment described. So the end portion of the sensor element does not need to be rectangular, but may also have a circular cross-section. In this Case, the receiving chambers are star-shaped around the coaxial shaft grouped around, and held in the receiving chambers contact springs press with their shaft side spring legs on the over the circumference the end portion preferably arranged equidistantly contact surfaces on.

Claims

Measuring sensor for determining a physical property of a measuring gas, in particular the concentration of a gas component in a gas mixture, in particular the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, with a sensor element which can be exposed to the measuring gas ( 10 ) housed in a housing ( 11 ) and an electrical contact surfaces ( 16 ) carrying end section ( 101 ), with an electrical connection between the contact surfaces ( 16 ) and associated connection lines ( 18 ) producing connector ( 17 ), which is an insulating part ( 23 ) with a shaft ( 24 ) for receiving the end section ( 101 ) and one of the number of contact surfaces ( 16 ) corresponding number to the shaft ( 24 ) open receiving chambers ( 25 ) and in the reception rooms ( 25 ), with the connecting cables ( 18 ) via contact means connected contact springs ( 31 ) each having two V-shaped spring legs ( 311 . 312 ), of which one on a contact surface ( 16 ) rests, characterized in that the connecting means contact lugs ( 36 ) for insertion between the spring legs ( 311 ) of the contact springs ( 31 ) and the contact springs ( 31 ) are shaped so that their spring legs ( 311 . 312 ) after insertion into the receiving chambers ( 25 ) at least along a leg portion for spreading by the contact lugs ( 36 ) abut each other and the shaft-side spring legs ( 311 ) not or only slightly in the shaft ( 24 ) protrude and by the spreading during insertion of the contact lugs ( 36 ) between the spring legs ( 311 . 312 ) on the associated contact surfaces ( 16 ).

Sensor according to claim 1, characterized in that the shaft ( 24 ) coaxial in the insulating part ( 23 ), at the housing facing the end of the insulating part ( 23 ) runs freely and on the housing ( 11 ) turned away end of the insulating part ( 23 ) is closed and that the around the shaft ( 24 ) are arranged around receiving chambers ( 25 ) the insulating part ( 23 ) parallel to the shaft ( 24 ) completely pull through.

Measuring sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft-side spring legs ( 311 ) of the contact springs ( 31 ) one on the associated contact surface ( 16 ) pressing, convex bulge ( 33 ) exhibit.

Sensor according to one of claims 1-3, characterized in that the spring legs ( 311 . 312 ) of the contact springs ( 31 ) are bent on the one hand at the free end of the leg and on the other hand arranged at a distance from the leg ends Locking lugs ( 32 ) and in that in the receiving chambers ( 25 ) used contact springs ( 31 ) the leg ends the openings ( 251 ) of the receiving chamber ( 25 ) and the locking lugs ( 32 ) at below the openings ( 251 ) in the receiving chambers ( 25 ) trained in pairs in the receiving chambers ( 25 ) opposing undercuts ( 27 ).

Sensor according to claim 4, characterized in that the undercuts ( 27 ) by axial Nutbegrenzungen of mutually opposite grooves ( 28 . 29 ) in the receiving chambers ( 25 ), of which those from the central shaft ( 24 ) further away outer grooves ( 28 ) in the chamber wall ( 251 ) of the receiving chambers ( 25 ) and at the central shaft ( 24 ) lying inner grooves ( 29 ) in a between the opposite receiving chambers ( 25 ), the shaft ( 24 ) end-closing transverse web ( 30 ) are incorporated.

Sensor according to one of claims 1-5, characterized in that the contact springs ( 31 ) consist of stainless steel and bendable compensating pieces ( 37 ) with the connecting cables ( 18 ) are connected.

Sensor according to one of claims 1-6, characterized in that the insulating part ( 23 ) on the housing ( 11 ) and on one of the housing ( 11 ) attached retaining cap ( 14 ), which is a sensor element ( 10 ) opposite the housing ( 11 ) sealing gasket ( 12 ) covered, axially mounted and centered and on a holding cap ( 14 ) and the insulating part ( 23 ) with radial spacing surrounding, on the housing ( 11 ) attached protective sleeve ( 20 ) is radially supported.

Measuring sensor according to claim 7, characterized in that the support by means of a resilient fixing element ( 39 ) is made on the insulating part ( 23 ) and on the inner wall of the protective sleeve ( 20 ) and at the same time the insulating part ( 23 ) axially on the retaining cap ( 14 ) fixed non-positively.

Sensor according to claim 8, characterized in that the insulating part ( 23 ) at its retaining flap side end a flange ( 34 ), on which the fixing element ( 39 ) rests axially.

Sensor according to claim 8 or 9, characterized in that the fixing element ( 39 ) in its the insulating part ( 23 ) encompassing area elastic radial teeth ( 40 ) wearing.

Sensor according to one of claims 8-10, characterized in that the fixing element ( 39 ) as a spring washer ( 41 ) or is designed as a corrugated spring.

Sensor according to one of claims 1-11, characterized in that the contact lugs ( 34 ) Have rod shape with a square or circular cross-sectional profile.